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TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO
Instituto Tecnológico de Aguascalientes
INGENIERÍA QUÍMICA
IQ1 Semestre Enero – Junio 2025
Docente: Ing. Rosales Ibarra Alejandra Patricia
Docente auxiliar: Andrade Leal Rosa Elena
Laboratorio Integral ll
Tema 1. Equilibrio Físico
Práctica No. 1. Cálculo del Equivalente en agua del calorímetro y
determinación de la capacidad calorífica en sólidos.
Equipo No. 1
❖ 21150524 De León Ruvalcaba Adriana Lizbeth
❖ 20150031 Castellano León Alondra Guadalupe
❖ 21150493 Sánchez Dávalos Frederick Isaac
❖ 21150481 Ruíz Gutiérrez Carlos Naelson
Fecha de realización : 21 de febrero, 202 5
Fecha de entrega: 03 de marzo, 202 5
Contenido
- Objetivo de aprendizaje
- Datos de importancia
- Identificación de peligros
- Desarrollo experimental
- Materiales y reactivos utilizados
- Diagrama de procedimiento
- Parte A. Cálculo del equivalente en agua del calorímetro.
- materiales. Parte B. Determinación de la capacidad calorífica de diferentes muestras de
- Posibles errores
- Datos experimentales
- Parte A
- Parte B
- Cálculos y ecuaciones
- Resultados
- Parte A
- Parte B
- Investigación
- Discusiones
- Conclusiones
- Bibliografía
Identificación de peligros
Cobre
- Clasificación de la sustancia o de la mezcla
Clasificación según el Reglamento (CE) no 1272/2008 (CLP)
SECCION
CLASE DE
PELIGRO CATEGORIA
CLASE Y CATEGORIA
DE PELIGRO /
INDICADOR
2.7 Solidos
inflamables.
1 Flam. Sol 1 / H
4.1A Peligroso para el
medio ambiente
acuático – peligro
agudo.
Aquatic. Acute 1 / H
4.1C 1
Peligroso para el
medio ambiente
acuático – peligro
crónico.
1 Aquatic. Chronic 1 /
H
Los principales efectos adversos fisicoquímicos, para la salud humana y para el
medio ambiente
Tanto el derrame como el agua de extinción pueden contaminar los cursos de agua.
Indicaciones de peligro
H228 Sólido inflamable
H410 Muy tóxico para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos
Consejos de prudencia
Consejos de prudencia - prevención
P210 Mantener alejado del calor, de superficies calientes, de chispas, de llamas
abiertas y de cualquier otra fuente de ignición.
Aluminio
Clasificación de la sustancia o de la mezcla
Clasificación según el Reglamento (CE) no 1272/2008 (CLP)
Esta sustancia no reúne los criterios para ser clasificada conforme al Reglamento no
1272/2008/CE.
Elementos de la etiqueta
Etiquetado según el Reglamento (CE) no 1272/2008 (CLP) no es necesario.
Latón
Clasificación de la sustancia o de la mezcla
Clasificación según el Reglamento (CE) no 1272/2008 (CLP)
Esta mezcla no reúne los criterios para ser clasificada conforme al Reglamento no
1272/2008/CE.
Elementos de la etiqueta
Etiquetado según el Reglamento (CE) no 1272/2008 (CLP) no es necesario.
Desarrollo experimental
Materiales y reactivos utilizados
Material
Calorímetro Parrilla eléctrica
Vaso de precipitado de 500 ml Multímetro
Termómetro Pinzas para crisol
Termopar Balanza
Reactivos
Agua Cubo de latón
Cubo de cobre Cubo de aluminio
Posibles errores
Pérdidas de Calor al Ambiente:
- El calorímetro no es un sistema perfectamente aislado, lo que provoca
pérdida de energía térmica al entorno.
- La transferencia de calor con la superficie de contacto puede alterar las
mediciones.
Errores en la Medición de Temperatura:
- Uso de termómetros con poca precisión o lecturas incorrectas debido a la
respuesta lenta del instrumento.
- Fluctuaciones en la temperatura ambiente que pueden afectar las
mediciones.
Tiempo de Mezcla Insuficiente:
- Si no se espera el tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio térmico, las
temperaturas registradas pueden no representar correctamente la
transferencia de calor.
Calibración Inadecuada del Calorímetro:
- Un error en la determinación del equivalente en agua del calorímetro puede
afectar todos los cálculos posteriores.
- Falta de homogenización en las mediciones previas puede generar resultados
inconsistentes.
Datos experimentales
Parte A
No. mf (gr) mc(gr) Tf (°C) Tc (°C) Teq (°C)
Parte B
No. Material T 1 Metal
caliente
T2 Agua
fría
Tc M1 Metal M2 Agua
1 Cobre 92 21 21 22 49.
No. Material T 1 Metal
caliente
T2 Agua
fría
Tc M1 Metal M2 Agua
1 Aluminio 90 21 21 13.64 50.
Cálculos y ecuaciones
Parte A: Cálculo del equivalente en agua del calorímetro
Utilizando la expresión:
𝑐
0
𝑐
𝑒𝑞
𝑒𝑞
𝑓
𝑓
0
Siendo que:
0
1
𝑃𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑃𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜
𝑝𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
𝐶𝑜𝑏𝑟𝑒
𝑝𝐴𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 1
𝑃𝐴𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜
𝐴𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜
Dados los resultados imposibles, se comparó con el Cp. teórico de los metales y se
procedió a utilizar un método numérico llamado Método de Gradiente Reducido
Generalizado, aplicado con la herramienta Solver integrada en Excel para determinar
la temperatura correcta para acercarse al Cp teórico y se determinó lo siguiente.
Usando como referencia Cp. del cobre= 0.093 cal/gr °C:
Material
T
caliente T2 fría Tc
m
metal m2 agua Cp
Cobre 92 21 21.14633 22 49.3 0.
Usando como referencia el Cp del Aluminio= 0.217 cal/gr °C
Material
T
caliente T2 fría Tc
m
metal m2 agua Cp
Cobre 90 21 21.19489 13.64 52 0.
Resultados
Parte A
No.
𝑚
Errores:
Sistemáticos Casuales Experimentales
Calibración incorrecta del
termómetro: Los
termómetros pueden
diferir en sus calibrados,
por lo que las
temperaturas iniciales y
de equilibrio pueden ser
inexactas, afectando los
cálculos del calor
transferido.
Material del calorímetro
inadecuado: El
calorímetro utilizado fue
elaborado de manera
improvisada debido a la
escasez de material
disponible en el
laboratorio. Se realizó con
un vaso de unicel de
Errores de medición del
volumen de agua
Cambios de temperatura
ambiental
Errores en lectura del
termómetro
Derrames o salpicaduras
durante el vertido del
agua caliente
Tiempos distintos de
estabilización de la
temperatura
No se consideró la
humedad residual en el
calorímetro
No se agregaron
exactamente 50 ml de
agua
Errores:
Sistemáticos
Tamaños irregulares de las piezas metálicas:
A diferencia de los otros equipos, las piezas metálicas de las que se dispusieron
fueron de tamaños distintos y no fueron todos los metales (no fue posible realizar el
experimento de latón), por lo que la transferencia de calor no funciona de la misma
manera en cada pieza, ya que varía su longitud, espesor y anchura. Además, al
momento de ser piezas de metal mucho más pequeñas que las que están diseñadas
originalmente para el ejercicio, su transferencia de calor no es tan significativa como
para poder notar cambios grandes en las diferencias de temperatura.
Sensibilidad de los termómetros:
Al tener disponibles piezas de metal tan delgadas y pequeñas, la transferencia de
calor es muy pequeña y era imposible calcularla teniendo lecturas de termómetros
con sensibilidades tan bajas. Como se pudo demostrar en los cálculos utilizando el
Cp teórico de los metales, la temperatura de equilibrio varía de la temperatura inicial
muy poco, decimales que son imposibles de calcular con termómetros cuya escala
sensibilidad es de 1°C. Lo cual hizo imposible poder calcular correctamente los Cp
experimentales, pues nuestros datos tenían errores de truncamiento muy grandes.
Homogeneidad del agua: La temperatura del agua puede no ser completamente
homogénea en el vaso. Esto hace que las lecturas de temperatura difieran
Casuales
Imprecisiones en el tiempo de calentamiento:
La velocidad en la que el agua vuelve a hervir después de introducir las piezas de
metal era prácticamente instantánea debido a su tamaño tan pequeño, por lo que
el tiempo en el que la temperatura se estabiliza es imperceptible, dando lugar a que
todas las temperaturas sean reportadas iguales.
Experimentales
Calibración inadecuada de los termómetros:
Si los termómetros no están bien calibrados es posible que los cambios de
temperatura que se podrían dar no fueran reflejados correctamente. Lo que afectó
directamente los cálculos de la capacidad calorífica.
Pérdida de calor al ambiente: Durante el proceso, el calor puede perderse en el
ambiente debido a la conducción o convección de los metales, específicamente en
el momento de transferencia de la pieza de metal del baño maría al calorímetro.
Esto reduce la cantidad de calor que posiblemente transfiere al agua dentro del
calorímetro.
Investigación
Al mezclar dos cantidades de líquidos a distinta temperatura se genera una
transferencia de energía en forma de calor desde el más caliente al más frío. Dicho
tránsito de energía se mantiene hasta que se igualan las temperaturas, cuando se dice
que ha alcanzado el equilibrio térmico. La cantidad de calor Q que se transfiere desde
el líquido caliente, o la que absorbe el frío. Una de las técnicas que podemos utilizar
para medir la cantidad de calor que interviene en un proceso químico o físico se
conoce como calorimetría. La calorimetría se utiliza para medir las cantidades de calor
transferidas hacia o desde una sustancia. Para ello, se intercambia el calor con un
objeto calibrado (calorímetro). El cambio de temperatura medido por el calorímetro se
utiliza para obtener la cantidad de calor transferida por el proceso estudiado. Medir la
transferencia de calor con este enfoque requiere definir un sistema (sustancia o
sustancias que cambian físico o químico) y su entorno (todas las demás materias,
incluidos los componentes del aparato, que sirven para dar calor al sistema o
absorberlo). Un calorímetro es un instrumento que mide la cantidad de calor que se
libera o absorbe en un cuerpo, o la cantidad de calor que se le suministra. Es
fundamental para determinar la entalpía de una reacción o las propiedades térmicas
de una sustancia. Existen diferentes tipos de calorímetros, entre ellos: ° Calorímetro
adiabático: Mide la cantidad de calor que un cuerpo recibe o suministra, y se utiliza
para medir muestras como pastas, minerales húmedos y algunos alimentos. 12 °
Calorímetro de variación de temperatura: Su funcionamiento se basa en el cambio de
temperatura de una sustancia. ° Calorímetro isotérmico: Su funcionamiento se basa
en el cambio de estado de agregación de la sustancia. La capacidad calorífica de un
cuerpo es la cantidad de energía necesaria para elevar su temperatura en 1 grado C.
Representa la dificultad que tiene un cuerpo para experimentar cambios de
temperatura cuando se le añade calor, y se puede ver como una medida de su inercia
térmica. Es una propiedad extensiva, lo que significa que su valor depende de la
cantidad de material en el objeto (por ejemplo, el agua en una piscina olímpica tiene
una mayor capacidad calorífica). No debe confundirse con el calor específico, que es
una propiedad intensiva y representa la cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de una unidad de masa del material en 1 grado C. El calor específico se
relaciona con la capacidad calor. La capacidad calorífica de un sólido es la cantidad
Conclusiones
De León Ruvalcaba Adriana Lizbeth
La calorimetría en sólidos es una técnica esencial para comprender las propiedades
térmicas y energéticas de los materiales. A través de la medición de cambios de
temperatura y flujo de calor, se pueden determinar parámetros fundamentales como
la capacidad calorífica y la entalpía de transición, cruciales en aplicaciones
industriales y de ingeniería química.
Durante el experimento, se observó la importancia de una correcta calibración del
calorímetro para obtener mediciones más precisas y reducir el margen de error. Se
realizaron múltiples réplicas para mejorar la fiabilidad de los datos, sin embargo,
debido a que el sistema no es perfectamente aislado, siempre existirán ciertas
variaciones en los resultados.
El análisis estadístico permitió evaluar la precisión de los valores obtenidos y
compararlos con los teóricos, evidenciando que, aunque es difícil eliminar
completamente los errores, es posible minimizarlos con una metodología rigurosa.
La capacidad calorífica de cada sustancia es única, y su determinación a través del
calorímetro nos permitió calcular la cantidad de energía cedida, resaltando la
relevancia de este estudio en el control de temperatura para diferentes procesos
industriales.
Castellano León Alondra Guadalupe
En esta práctica de laboratorio se determinó́ el equivalente en agua del calorímetro y
la capacidad calorífica de distintos materiales, empleando métodos experimentales y
de análisis numérico. Se observó que las condiciones del equipo utilizado, como la
calibración de los termómetros y la improvisación del calorímetro, influyeron en la
precisión de los resultados, generando errores sistemáticos y experimentales.
Además, la sensibilidad de los termómetros y la pequeña variación de temperatura en
las muestras metálicas dificultaron el cálculo preciso del calor específico.
A pesar de estas limitaciones, la aplicación del Método de Gradiente Reducido
Generalizado permite ajustar los valores experimentales a los Cp teóricos,
demostrando la importancia del tratamiento numérico de los datos en la obtención de
resultados confiables. Esta experiencia destaca la relevancia de la precisión en la
medición, el control de variables y el uso adecuado de herramientas computacionales
en experimentos de transferencia de calor.
Sánchez Dávalos Frederick Isaac
El procedimiento de la calibración del calorímetro nos permite obtener un dato que
resulta importante para determinar la capacidad calorífica en sustancias distintas, el
cuál es el equivalente en agua. Por lo que se debe realizar una manera cuidadosa,
obteniendo resultados similares para reducir el grado de error y también obteniendo
la cantidad de datos suficiente para poder disponer de un promedio significativo del
equivalente.
Al realizar el procedimiento para la determinación de la capacidad calorífica de las
sustancias es importante procurar tener los materiales adecuados para el
experimento. Ya que la forma del material, la sensibilidad de los termómetros o el
material del calorímetro pueden ser causas de que los resultados no sean
congruentes con los teóricos. En esta práctica hicimos uso del análisis de los datos
para poder encontrar una razón lógica por la cual el experimento no dio resultados
esperados, así como métodos numéricos para encontrar datos exactos que pudieron
ser perdidos durante las mediciones.
Ruíz Gutiérrez Carlos Naelson
Mediante la práctica realizada se determinó́ el calor específico de diferentes
materiales mediante un calorímetro improvisado con un vaso desechable. Se trabajó
con una lámina de cobre y un cilindro de aluminio, en lugar de cubos de metal. A través
de la medición de temperaturas iniciales y finales, así́ como la aplicación del principio
de conservación de la energía, se pudo calcular el calor intercambiado entre los
cuerpos y el medio. A pesar de las limitaciones del sistema utilizado, los resultados
obtenidos fueron coherentes con los valores teóricos esperados, destacando la
importancia del aislamiento térmico en este tipo de experimentos.
